diff --git a/docs/book/01-What-is-an-Object.md b/docs/book/01-What-is-an-Object.md index 12a75d4..70cca1f 100644 --- a/docs/book/01-What-is-an-Object.md +++ b/docs/book/01-What-is-an-Object.md @@ -66,75 +66,77 @@ lt.on(); 在开发或理解程序设计时，我们可以将对象看成是“服务提供者”。你的程序本身将为用户提供服务，并且它能通过调用其他对象提供的服务来实现这一点。我们的最终目标是开发或调用工具库中已有的一些对象，提供理想的服务来解决问题。 -那么问题来了：我们该选择哪个对像来解决问题呢？例如，你正在开发一个记事本程序。你可能会想在屏幕输入一个默认的记事本对象，一个用于检测不同类型打印机并执行打印的对象。这些对象中的某些已经有了。那对于还没有的对象，我们该设计成啥样呢？这些对象需要提供哪些服务，以及还需要调用其他哪些对象？ +那么问题来了：我们该选择哪个对象来解决问题呢？例如，你正在开发一个记事本程序。*你可能会想到在屏幕输入默认的记事本对象*，一个用于检测不同类型打印机并执行打印的对象。这些对象中的某些已经有了。那对于还没有的对象，我们该设计成啥样呢？这些对象需要提供哪些服务，以及还需要调用其他哪些对象？ 我们可以将这些问题一一分解，抽象成一组服务。软件设计的基本原则是高内聚：每个组件的内部作用明确，功能紧密相关。然而经常有人将太多功能塞进一个对象中。例如：在支票打印模块中，你需要设计一个可以同时读取文本格式又能正确识别不同打印机型号的对象。正确的做法是提供三个或更多对象：一个对象检查所有排版布局的目录；一个或一组可以识别不同打印机型号的对象展示通用的打印界面；第三个对象组合上述两个服务来完成任务。这样，每个对象都提供了一组紧密的服务。在良好的面向对象设计中，每个对象功能单一且高效。这样的程序设计可以提高我们代码的复用性，同时也方便别人阅读和理解我们的代码。只有让人知道你提供什么服务，别人才能更好地将其应用到其他模块或程序中。 ## 封装 -我们可以把编程的侧重领域划分为研发和应用。应用程序员调用研发程序员构建的基础工具类来做快速开发。研发程序员开发一个工具类，该工具类仅向应用程序员公开必要的内容，并隐藏内部实现的细节。这样可以有效地避免该工具类被错误的使用和更改，从而减少程序出错的可能。彼此职责划分清晰，相互协作。当应用程序员调用研发程序员开发的工具类时，双方建立了关系。应用程序员通过使用现成的工具类组装应用程序或者构建更大的工具库。如果工具类的创建者将类的内部所有信息都公开给调用者，那么有些使用规则就不容易被遵守。因为前者无法保证后者是否按照正确的规则来使用或是改变了该工具类。只有设定访问控制，才能从根本上阻止。 +我们可以把编程的侧重领域划分为研发和应用。应用程序员调用研发程序员构建的基础工具类来做快速开发。研发程序员开发一个工具类，该工具类仅向应用程序员公开必要的内容，并隐藏内部实现的细节。这样可以有效地避免该工具类被错误的使用和更改，从而减少程序出错的可能。彼此职责划分清晰，相互协作。当应用程序员调用研发程序员开发的工具类时，双方建立了关系。应用程序员通过使用现成的工具类组装应用程序或者构建更大的工具库。如果工具类的创建者将类的内部所有信息都公开给调用者，那么有些使用规则就不容易被遵守。因为前者无法保证后者是否会按照正确的规则来使用，甚至是改变该工具类。只有设定访问控制，才能从根本上阻止这种情况的发生。 因此，使用访问控制的原因有以下2点： 1. 让应用程序员不要触摸他们不应该触摸的部分。（请注意，这也是一个哲学决策。部分编程语言认为如果程序员有需要，则应该让他们访问细节部分。）； -2. 使类库的创建者（研发程序员）在不影响后者使用的情况下完善更新工具库。例如，我们开发了一个功能简单的工具类，后来发现可以通过优化代码来提高执行速度。假如工具类的接口和实现部分明确分开并受到保护，那我们就可以轻松的完成改造。 +2. 使类库的创建者（研发程序员）在不影响后者使用的情况下完善更新工具库。例如，我们开发了一个功能简单的工具类，后来发现可以通过优化代码来提高执行速度。假如工具类的接口和实现部分明确分开并受到保护，那我们就可以轻松地完成改造。 -Java 有三个显式关键字来设置类中的访问权限：`public`（公开），`private`(私有)和`protected`（受保护）。这些修饰符可以明确谁能访问后面的方法、变量或类。 +Java 有三个显式关键字来设置类中的访问权限：`public`（公开），`private`(私有)和`protected`（受保护）。这些访问修饰符决定了谁能使用它们修饰的方法、变量或类。 1. `public` （公开） 表示任何人都可以访问和使用该元素； - 2. `private` （私有） 除了类本身，外界无法直接访问该元素和内部方法。`private` 是你和调用者之间的屏障。任何试图访问私有成员的人都会收到编译时错误； + 2. `private` （私有） 除了类本身和类内部的方法，外界无法直接访问该元素。`private` 是类和调用者之间的屏障。任何试图访问私有成员的行为都会报编译时错误； - 3. `protected` （受保护） 类似于 `private`，区别是继承类（下一节就会引入继承的概念）可以访问 `protected` 的成员，但不能访问 `private` 成员； + 3. `protected` （受保护） 类似于 `private`，区别是子类（下一节就会引入继承的概念）可以访问 `protected` 的成员，但不能访问 `private` 成员； - 4. `default` （默认） 如果你不使用前面的三者，默认就是 `default` 访问权限。`default` 被称之为包访问，因为该权限下的资源可以同一包（库组件）中其他类的成员访问。 + 4. `default` （默认） 如果你不使用前面的三者，默认就是 `default` 访问权限。`default` 被称为包访问，因为该权限下的资源可以被同一包（库组件）中其他类的成员访问。 ## 复用 一个类经创建和测试后，理应是可复用的。然而很多时候，由于程序员没有足够的编程经验和远见，我们的代码复用性并不强。 -代码和设计方案的复用性是面向对象的程序设计的优点之一。我们可以通过重复使用某个 `class` 来达到这种复用性。同时，我们也可以将这个 `class` 作为另一个 `class` 的成员变量来使用。新的对象可以是由任意数量、类型的其他对象构成。这里涉及到“组合”和“聚合”的概念： +代码和设计方案的复用性是面向对象程序设计的优点之一。我们可以通过重复使用某个类的对象来达到这种复用性。同时，我们也可以将一个类的对象作为另一个类的成员变量使用。新的类可以是由任意数量和任意类型的其他对象构成。这里涉及到“组合”和“聚合”的概念： -* **组合**（Composition） 经常用来表示“拥有”关系（Has-a Relationship）。例如，“汽车拥有了主机”。 +* **组合**（Composition）经常用来表示“拥有”关系（has-a relationship）。例如，“汽车拥有引擎”。 -* **聚合**（Aggregation） 动态的 **组合**。 +* **聚合**（Aggregation） 动态的 **组合**。 ![UML-example](../images/1545758268350.png) -上图中实心棱形指向“ **Car** ”表示 **组合** 的关系；如果是 **聚合** 关系，可以使用空心棱形。 +上图中实心菱形指向“ **Car** ”表示 **组合** 的关系；如果是 **聚合** 关系，可以使用空心菱形。 -（**译者注**：组合和聚合都属于关联关系的一种，只是额外具有整体-部分的意义。至于是聚合还是组合，需要根据实际的业务需求来判断。可能相同超类和子类，在不同的业务场景，关联关系会发生变化。只看代码是无法区分聚合和组合的，具体是哪一种关系，只能从语义级别来区分。聚合关系中，整件不会拥有部件的生命周期，所以整件删除时，部件不会被删除。再者，多个整件可以共享同一个部件。组合关系中，整件拥有部件的生命周期，所以整件删除时，部件一定会跟着删除。而且，多个整件不可以同时间共享同一个部件。这个区别可以用来区分某个关联关系到底是组合还是聚合。两个类生命周期不同步，则是聚合关系，生命周期同步就是组合关系。） +（**译者注**：组合和聚合都属于关联关系的一种，只是额外具有整体-部分的意义。至于是聚合还是组合，需要根据实际的业务需求来判断。可能相同超类和子类，在不同的业务场景，关联关系会发生变化。只看代码是无法区分聚合和组合的，具体是哪一种关系，只能从语义级别来区分。聚合关系中，整件不会拥有部件的生命周期，所以整件删除时，部件不会被删除。再者，多个整件可以共享同一个部件。组合关系中，整件拥有部件的生命周期，所以整件删除时，部件一定会跟着删除。而且，多个整件不可以同时共享同一个部件。这个区别可以用来区分某个关联关系到底是组合还是聚合。两个类生命周期不同步，则是聚合关系，生命周期同步就是组合关系。） -使用“组合”关系会为我们的程序带来极大的灵活性。通常新构建的 `class` “成员对象”会使用 `private` 访问权限，这样应用程序员则无法对其直接访问。我们就可以在不干扰客户代码的前提下，从容地修改那些成员。也可以在“运行期”更改成员，这进一步增大了灵活性。下面一节要讲到的“继承”并不具备这种灵活性，因为编译器必须对通过继承创建的类加以限制。 +使用“组合”关系给我们的程序带来极大的灵活性。通常新建的类中，成员对象会使用 `private` 访问权限，这样应用程序员则无法对其直接访问。我们就可以在不影响客户代码的前提下，从容地修改那些成员。我们也可以在“运行时"改变成员对象从而动态地改变程序的行为，这进一步增大了灵活性。下面一节要讲到的“继承”并不具备这种灵活性，因为编译器对通过继承创建的类进行了限制。 -在面向对象编程中经常重点强调“继承”。在新程序员的印象里，或许早已先入为主地认为“继承应当随处可见”。沿着这种思路产生的程序设计通常拙劣又复杂。相反，在创建新类时首先要考虑“组合”，因为它更简单灵活，并且设计逻辑清晰。等我们有一些编程经验后，一旦需要用到继承，就会明显意识到这一点。 +在面向对象编程中经常重点强调“继承”。在新手程序员的印象里，或许先入为主地认为“继承应当随处可见”。沿着这种思路产生的程序设计通常拙劣又复杂。相反，在创建新类时首先要考虑“组合”，因为它更简单灵活，而且设计更加清晰。等我们有一些编程经验后，一旦需要用到继承，就会明显意识到这一点。 ## 继承 -“继承”给面向对象编程带来极大的便利。它在概念上允许我们将各式各样数据和功能封装到一起。这样便可恰当表达“问题空间”的概念，而不是强制使用底层机器的习惯用法。 +“继承”给面向对象编程带来极大的便利。它在概念上允许我们将各式各样的数据和功能封装到一起，这样便可恰当表达“问题空间”的概念，而不用受制于必须使用底层机器语言。 + +通过使用 `class` 关键字，这些概念形成了编程语言中的基本单元。遗憾的是，这么做还是有很多麻烦：在创建了一个类之后，即使另一个新类与其具有相似的功能，你还是得重新创建一个新类。但我们若能利用现成的数据类型，对其进行“克隆”，再根据情况进行添加和修改，情况就显得理想多了。“继承”正是针对这个目标而设计的。但继承并不完全等价于克隆。在继承过程中，若原始类（正式名称叫作基础类、超类或父类）发生了变化，修改过的“克隆”类（正式名称叫作继承类或者子类）也会反映出这种变化。 -通过使用 `class` 关键字，这些概念在编程语言中表示为基本单元。但若能利用现成的数据类型，对其进行“克隆”，再根据情况进行添加和修改，情况就显得理想多了。“继承”正是针对这个目标而设计的。但继承并不完全等价于克隆。在继承过程中，若原始类（正式名称叫作基础类、超类或父类）发生了变化，修改过的“克隆”类（正式名称叫作继承类或者子类）也会反映出这种变化。 -如果我们可以采用现有的类，克隆它，然后对克隆进行添加和修改，那就更好了。这实际上是通过继承得到的，只是如果原始类（称为基类或超类或父类）发生了更改，修改的“克隆”（称为派生类或继承类或子类或子类）也反映了这些更改。 ![Inheritance-example](../images/1545763399825.png) -这个图中的箭头从派生类指向基类。正如你将看到的，通常有多个派生类。类型不仅仅描述一组对象的约束，它还涉及其他类型。两种类型可以具有共同的特征和行为，但是一种类型可能包含比另一种类型更多的特征，并且还可以处理更多的信息（或者以不同的方式处理它们）。继承通过基本类型和派生类型的概念来表达这种相似性。基类型包含派生自它的类型之间共享的所有特征和行为。创建基本类型以表示思想的核心。从基类型中，可以派生出其他类型来表示实现该核心的不同方式。 +这个图中的箭头从派生类指向基类。正如你将看到的，通常有多个派生类。类型不仅仅描述一组对象的约束，它还涉及其他类型。两种类型可以具有共同的特征和行为，但是一种类型可能包含比另一种类型更多的特征，并且还可以处理更多的消息（或者以不同的方式处理它们）。继承通过基本类型和派生类型的概念来表达这种相似性。基本类型包含派生自它的类型之间共享的所有特征和行为。创建基本类型以表示思想的核心。从基类型中派生出其他类型来表示实现该核心的不同方式。 ![1545764724202](../images/1545764724202.png) -例如，垃圾回收机对垃圾进行分类。基本类型是“垃圾”。每块垃圾都有重量、值等，并且可以被切碎、熔化或分解。由此，可以衍生出更具体的垃圾类型，这些垃圾具有附加特征（瓶子有颜色，钢罐有磁性）或行为（可以压碎铝罐）。此外，一些行为可以不同（纸张的价值取决于它的类型和条件）。使用继承，你将构建一个类型层次结构，该层次结构根据类型表达你试图解决的问题。第二个例子是常见的“形状”例子，可能用于计算机辅助设计系统或游戏模拟。基本类型是“形状”，每个形状都有大小、颜色、位置等等。每个形状可以绘制、擦除、移动、着色等。由此，可以导出（继承）特定类型的形状——圆形、正方形、三角形等等——每个形状可以具有附加的特征和行为。 +例如，垃圾回收机对垃圾进行分类。基本类型是“垃圾”。每块垃圾都有重量、价值等特性，它们可以被切碎、熔化或分解。在此基础上，可以通过添加额外的特性(瓶子有颜色，钢罐有磁性)或行为(铝罐可以被压碎)衍生出更具体的垃圾类型。此外，一些行为可以不同（纸张的价值取决于它的类型和状态）。使用继承，你将构建一个类型层次结构，来表示你试图解决的某种类型的问题。第二个例子是常见的“形状”例子，可能用于计算机辅助设计系统或游戏模拟。基本类型是“形状”，每个形状都有大小、颜色、位置等等。每个形状可以绘制、擦除、移动、着色等。由此，可以衍生出（继承出）具体类型的形状——圆形、正方形、三角形等等——每个形状可以具有附加的特征和行为。 ![1545764780795](../images/1545764780795.png) -例如，某些形状可以翻转。有些行为可能不同，比如计算形状的面积时。类型层次结构体现了形状之间的相似性和差异。以与问题相同的术语转换解决方案是有用的，因为你不需要中间模型来从问题的描述获得解决方案的描述。对于对象，类型层次结构是模型的一个重要方面，因此你可以直接从真实世界中的系统描述转到代码中的系统描述。的确，有时候，那些被训练去寻找复杂解决方案的人在面向对象设计的简单性方面有困难。从现有类型继承创建新类型。这种新类型不仅包含现有类型的所有成员（尽管私有成员被隐藏起来并且不可访问），更重要的是它复制了基类的接口。也就是说，基类对象接受的所有信息也被派生类对象接受。根据类接受的信息，我们知道类的类型，因此派生类与基类是相同的类型。 +例如，某些形状可以翻转。有些行为可能不同，比如计算形状的面积。类型层次结构体现了形状之间的相似性和差异性。以相同的术语将解决方案转换成问题是有用的，因为你不需要在问题描述和解决方案描述之间建立许多中间模型。通过使用对象，类型层次结构成为了主要模型，因此你可以直接从真实世界中对系统的描述过渡到用代码对系统进行描述。事实上，有时候，那些善于寻找复杂解决方案的人会被面向对象设计的简单性难倒。从现有类型继承创建新类型。这种新类型不仅包含现有类型的所有成员（尽管私有成员被隐藏起来并且不可访问），而且更重要的是它复制了基类的接口。也就是说，基类对象接收的所有消息也能被派生类对象接收。根据类接收的消息，我们知道类的类型，因此派生类与基类是相同的类型。 ![1545764820176](../images/1545764820176.png) -在前面的例子中，“圆是形状”。这种通过继承的类型等价是理解面向对象编程含义的基本网关之一。因为基类和派生类都具有相同的基本接口，所以必须有一些实现来支持该接口。也就是说，当对象接收到特定信息时，必须有可执行代码。如果继承一个类并且不做其他任何事情，则来自基类接口的方法直接进入派生类。这意味着派生类的对象不仅具有相同的类型，而且具有相同的行为，这并不特别有趣。有两种方法可以区分新派生类与原始基类。第一种方法很简单：向派生类添加全新的方法。这些新方法不是基类接口的一部分。这意味着基类没有按照你想要的那样多，所以你添加了更多的方法。继承的这种简单而原始的用途有时是解决问题的完美解决方案。然而，事先还是要仔细调查自己的基础类是否真的需要这些额外的方法。 +在前面的例子中，“圆是形状”。这种通过继承的类型等价性是理解面向对象编程含义的基本门槛之一。因为基类和派生类都具有相同的基本接口，所以伴随此接口的必定有某些具体实现。也就是说，当对象接收到特定消息时，必须有可执行代码。如果继承一个类而不做其他任何事，则来自基类接口的方法直接进入派生类。这意味着派生类和基类不仅具有相同的类型，而且具有相同的行为，这么做没什么特别意义。 + +有两种方法可以区分新的派生类与原始的基类。第一种方法很简单：在派生类中添加新方法。这些新方法不是基类接口的一部分。这意味着基类不能满足你的所有需求，所以你添加了更多的方法。继承的这种简单而原始的用途有时是解决问题的完美解决方案。然而，还是要仔细考虑是否在基类中也要有这些额外的方法。这种设计的发现与迭代过程在面向对象程序设计中会经常发生。 ## 多态